Экология животных - Биологический факультет

Белорусский государственный университет
УТВЕРЖДАЮ
Декан биологического факультета
________________ В.В. Лысак
«29» июня 2010 г.
Регистрационный № УД-3062/уч.
Экология животных
Учебная программа для специальности:
1-31 01 01 Биология
специализации: 1-31 01 01 01 Зоология
2010 г.
СОСТАВИТЕЛИ
Сергей Владимирович Буга, профессор кафедры зоологии Белорусского
государственного университета, доктор биологических наук, профессор
РЕЦЕНЗЕНТЫ
Лилия Васильевна Камлюк, профессор кафедры общей экологии и методики
преподавания биологии Белорусского государственного университета,
доктор биологических наук, профессор
Александр Павлович Остапеня, заведующий лабораторией гидроэкологии
биологического факультета Белорусского государственного университета,
член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор
биологических наук, профессор
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНОЙ:
Кафедрой зоологии Белорусского государственного университета (протокол
№ 23 от 17 июня 2010 г.);
Учебно-методической комиссией биологического факультета Белорусского
государственного университета (протокол № 1 от 24.06.2010 г.)
Ответственный за редакцию: Сергей Владимирович Буга
Ответственный за выпуск: Сергей Владимирович Буга
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Экология животных – научная дисциплина зоологического цикла,
которая рассматривает следующие проблемы:
1. Закономерности воздействия на животных факторов живой и не
живой природы.
2. Процессы, протекающие в популяциях животных организмов.
3. Особенности межпопуляционных взаимодействий в приложении к
зоологическим объектам.
4. Закономерности организации и функционирования сообществ
животных организмов.
5. Прикладные аспекты экологии животных.
Экология животных является одним из древнейших направлений
зоологии как науки, экологические сведения человечество начало
накапливать с самого начала цивилизации. Долгое время экология животных
носила описательный характер, особенно ярко это проявилось в период
великих географических открытий. И сейчас экология животных теснейшим
образом связана с зоогеографией. В качестве самостоятельного раздела
научных исследований на стыке зоологии и экологии она получила
признание в XX веке. В разные годы повышенное внимание исследователей и
практиков привлекали такие ее разделы как аутэкология животных
(рассматривает экологические процессы и явления на уровне зоологических
индивидуумов), синэкология животных (занимается этими вопросами на
уровне сообществ животных организмов), экология популяций животных
организмов
(рассматривает
вопросы
демэкологии
животных
и
межпопуляционных отношений). В последнее время значительный прогресс
достигнут в области количественного описания экологических процессов, а
также их моделирования.
В рамках специального курса «Экология животных» рассматривается
весь спектр сформулированных выше научных и прикладных проблем.
Данная дисциплина позволяет укрепить базу экологических знаний и
экологическое мировоззрение будущих специалистов, призвана расширить
их представления и кругозор по всем экологическим аспектам в приложении
к зоологическим объектам.
Целью курса является усвоение студентами современных научных
знаний о биосистемах и их взаимодействии со средой. В задачи дисциплины
входит овладение основными понятиями общей экологии; усвоение законов
структурной и функциональной организации надорганизменных биосистем;
получение знаний о современных глобальных и региональных экологических
проблемах и понимание причин их возникновения; определение роли
человека в обеспечении стабильного функционирования популяций,
экосистем, биосферы. Задачей курса является также приобретение
студентами навыков использования теоретических знаний в практической
деятельности.
Данные исследований в области экологии животных используются в
мониторинге состояния окружающей среды, популяций ресурсных и
охраняемых видов животных, экологическом прогнозировании, научном
обосновании интродукции и культивировании хозяйственно ценных видов
животных, а также контроля популяций животных, наносящих ущерб
здоровью человека либо в его хозяйственной деятельности, а также частных
разделах прикладной зоологии, таких как животноводство, рыболовство,
охотоведение, иппология, кинология и др.
В результате изучения дисциплины обучаемый должен:
знать:
- основные закономерности воздействия экологических факторов на
животных и особенности адаптации животных организмов к действию
факторов среды;
- характеристики сред обитания животных;
- особенности структуры и динамики зоологических популяций;
- закономерности структурно-функциональной организации сообществ
животных организмов;
- принципы охраны и рационального использования животного мира,
прикладные задачи экологии животных.
уметь:
- анализировать воздействие на животных факторов среды;
- устанавливать структуру и отслеживать динамику зоологических
популяций;
- использовать экологические методы исследований сообществ
животных организмов;
- разрабатывать практические решения по экологической оптимизации
среды обитания, охраны и использования животного мира.
Преподавание дисциплины проводится по блочно-модульному
принципу с выделением пяти основных блоков: 1) введение в экологию
животных; 2) факторы среды и особенности сред обитания животных
организмов; 3) популяционная экология животных; 4) экология сообществ
животных организмов; 5) прикладные аспекты экологии животных.
При чтении лекционного курса необходимо применять наглядные
материалы в виде таблиц, мелового рисунка, компьютерных презентаций и
распечатанных на бумаге выдач презентаций, а также использовать
технические средства обучения для демонстрации слайдов на пленочных
носителях, компьютерных презентаций и видеоматериалов.
Для организации самостоятельной работы студентов по курсу следует
использовать современные информационные технологии: разместить в
сетевом доступе комплекс учебных и учебно-методических материалов
(программа, электронный учебник, список рекомендуемой литературы и
информационных ресурсов и др.).
Учебный курс рассчитан на 34 лекционных часа.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№ п/п
Наименование
разделов, тем
Лекции
1.
Введение
2.
Факторы
среды
и
особенности
сред
обитания
животных
организмов
Популяционная
экология животных
Экология
сообществ
животных организмов
Прикладные
аспекты
экологии животных
Итого
3.
4.
5.
Количество часов
Аудиторные
Практич.,
Лаб.
КСР
семинар.
занятия
Самост.
работа
2
10
14
4
4
34
1. ВВЕДЕНИЕ
Введение в экологию животных. Предмет экологии животных, ее связи
с зоогеографией, генетикой, физиологией животных, эволюционным
учением. Цель, задачи, объекты и методы экологии животных. История
экологии животных, ее прикладные аспекты.
2. ФАКТОРЫ СРЕДЫ И ОСОБЕННОСТИ СРЕД ОБИТАНИЯ
ЖИВОТНЫХ ОРГАНИЗМОВ
2.1 Факторы среды и адаптации к ним животных. Экофактор как
условие, ресурс, источник информации для животных. Способность к
адаптации и специфика отношений со средой у животных организмов; роль
нервной системы и поведения. Общие принципы адаптации животных на
организменном
уровне
организма,
неоднозначность
воздействия
экологических факторов на функции организма.
Радиация, световое излучение как экологический фактор, основные
морфо-физиологические и поведенческие приспособления животных к их
воздействию. Световое излучение видимой части спектра, его роль в
ориентации животных; свет как фактор биотопического распределения
животных, фотофилы и фотофобы.
Термальный фактор и жизнедеятельность животных. Криофилы и
термофилы, стенотермные и эвритермные животные. Эффективные
температуры развития пойкилотермных животных, температурный порог
развития. Пути адаптаций животных к термальному фактору: химический,
физический и поведенческий механизмы терморегуляции. Гомойотермия.
Правила Аллена и Бергмана. Эктотермные и эндотермные животные.
Экологические преимущества разных способов терморегуляции. Cигнальное
значение термального фактора.
Влажность и водные ресурсы, химический состав водных растворов как
экологические факторы, их воздействие на животные организмы. Реакция
водных животных на изменения солености. Осморегуляция, ее типы и
соответствующие морфо-физиологические приспособления животных.
Давление в водной среде, эври- и стенобатные формы, приспособления
животных к вертикальным перемещениям в водной среде. Водный баланс
наземных животных. Способы получения воды. Гигро-, мезо- и ксерофилы.
Способы удержания воды в организме. Совместное действие температуры и
влажности на животных. Принцип смены местообитаний.
Значение
субстратных
и
орографических
факторов
в
жизнедеятельности животных.
Движение воздушных масс и химический состав атмосферы как
экологические факторы, их воздействие на животные организмы.
Воздействие атмосферных ксенобиотиков на животных. Использование
воздушных потоков для расселения животных, аэропланктон. Косвенное
влияние ветра. Атмосферное давление, его сигнальное значение для
животных.
2.2 Особенности сред обитания животных. Водная среда обитания
животных организмов. Экологические зоны водоёмов и распределение
заселяющих их животных. Кислородный, солевой и температурный режимы
водоёмов и специфические приспособления животных-гидробионтов.
Почва как переходная среда обитания животных. Краткая
характеристика эдафических факторов на животные организмы. Микро-,
мезо- и макрофауна. Способы передвижения животных в почве.
Наземно-воздушная среда обитания животных, её специфические
особенности: плотность воздуха, дефицит влаги, температурные колебания,
осадки. Способы передвижения животных по воздуху и поверхности почвы.
Живые организмы как среда обитания. Экологические преимущества и
затруднения паразитов. Экто- и эндопаразиты. Важнейшие адаптационные
особенности паразитов: высокая плодовитость, выработка сложных
биологических циклов, использование переносчиков и промежуточных
хозяев.
3. ПОПУЛЯЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
Особенности популяций животных организмов. Внутривидовые
группировки у животных и их
биологическое значение. Взгляды
Н. П. Наумова, С. С. Шварца и В. Н. Беклемишева на классификацию
внутривидовых группиров животных организмов. Свойства популяции и её
характеристики. Факторы, влияющие на величину популяций животных.
Экологическая
структура
популяции
животных
организмов.
Группировки по фенологии, трофоэкологии, характеристикам размножения,
особенностям двигательной активности.
Пространственная структура популяции животных и её адаптивное
значение. Оседлый и кочевой образ жизни. Территориальное поведение
животных, коммуникация между особями и способы закрепления
территории.
Возрастная структура популяции животных: основные понятия
(поколение, возрастная группа, возрастные когорты, приплод) и способы её
представления (соотношение поколений, приплодов, возрастных групп;
возрастные
пирамиды).
Пререпродуктивный,
репродуктивный
и
пострепродуктивный периоды. Репродукционный возраст у гомойотермных
животных. Продолжительность жизни индивидуумов и связи между
поколениями.
Половая структура популяции животных с различными вариантами
детерминации пола. Половой диморфизм.
Первичное, вторичное
и
третичное соотношение полов в популяциях, влияние последнего на темпы
воспроизводства.
Этологическая
структура
популяции
животных
организмов.
Одиночный образ жизни. Групповой образ жизни,
направления его
изменения: усиление связей между полами, усиление связей между
поколениями. Колонии, стаи, стада. Разнокачественность особей в
популяциях, лидеры и вожаки. Иерархия и доминирование. Биологическое
значение упорядоченности взаимоотношений особей в популяциях.
Демография
популяций
животных
организмов,
факторы,
определяющие динамику численности популяции (рождаемость, смертность,
вселение и выселение особей). Демографические таблицы, кривые
выживания. Гомеостаз популяций, зависящие и независящие от плотности
механизмы регуляции численности особей в популяциях насекомых (по
Г. А. Викторову), фазовость. Типы динамики численности популяций
животных. Адаптивные демографические стратегии животных, К- и rстратеги.
Межвидовые
популяционные
взаимодействия у животных.
Нейтрализм. Трофические, топические, форические и фабрические связи.
Симметричные антибиотические межвидовые взаимодействия, Конкуренция,
пассивная (эксплоатация) и активная (интерференция) её формы, способы
избегания конкурентного исключения. Антисимметричные межвидовые
взаимодействия. Хищничество и мерофагия; активное хищничество,
собирательство, пастьба, фильтраторство. Паразитизм. Факультативные,
одностороннеи
обоюдосторонне-облигатные
мутуалистические
взаимодействия животных с микроорганизмами, растениями и другими
животными.
4. ЭКОЛОГИЯ СООБЩЕСТВ ЖИВОТНЫХ ОРГАНИЗМОВ
Сообщества видов (биоценозы) как форма организации живого
населения биосферы. Неравномерность заселения животными биосферы.
Структура зооценозов: видовая, пространственная и экологическая. Роль
физико-географических
и
естественно-исторических
факторов
в
формировании состава и структуры сообществ животных организмов.
Границы сообществ, экотоны и краевой эффект. “Насыщенные” и
“ненасыщенные” ценозы, правила числа видов и числа особей. Зависимость
между структурными особенностями сообществ и их устойчивостью.
Динамика сообществ животных организмов: обратимые и необратимые
изменения, соотношение тенденций к развитию и поддержанию
стабильности. Биоценотические аспекты антропогенного воздействие на
фауну и животное население.
Функциональная структура экологических систем, положение в ней
животных организмов. Отношения животных и растений; прямые
трофические связи и взаимные приспособления. Роль популяций животных в
формировании и функционировании растительных сообществ. Участие
животных в размножении и расселении растений, связанные с этим
коадаптации. Энергетический принцип анализа функционирования
экосистем, роль популяций животных-консументов в ускорении потоков
вещества и энергии.
5. ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИИ ЖИВОТНЫХ
Инвазии животных организмов как общеэкологическая проблема.
Аборигенные и адвентивные формы, интродукция и натурализация.
Внедрение инвазийных видов в сообщества, его последствия. Прикладные
аспекты проблемы. Адвентивная фракция рецентной фауны Беларуси и
прогноз ее пополнения в современный период.
Экология животных и хозяйственная деятельность человека. Роль
экологии животных в разработке научных основ охраны животного мира и
рационального использования биологических ресурсов.
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Бигон М., Харпер Дж., Таусенд К. Экология: особи, популяции и
сообщества / М. Бигон. Дж. Харпер. К. Таусенд // М., Мир, 1989.
2. Буга С. В. Экология животных: конспект лекций. / С. В. Буга // Мн., БГУ,
2005.
3. Галковская Г. А. Основы популяционной экологии / Г. А. Галковская //
Мн., Лексус, 2001.
4. Наумов Н. П. Экология животных / Н. П. Наумов // М.. Высш. шк., 1963.
5. Новиков Г. А. Основы общей экологии и охраны природы / Г. А. Новиков //
Л.. Изд-во ЛГУ, 1979.
6. Чернова Н. М. Былова А. М. Экология / Н. М. Чернова, А. М. Былова // М..
Просвещение, 1988.
7. Шилов И. А. Экология / И. А. Шилов // М., Высш. шк., 2001.
Дополнительная:
1. Одум Ю. Основы экологии / Ю. Одум // М., Мир, 1979.
2. Пианка Э. Эволюционная экология / Э. Пианка // М., Мир, 1981.
3. Солбриг О., Солбриг Д. Популяционная биология и эволюция / О. Солбриг,
Д. Солбриг // М., Мир, 1982.
4. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология / В. Тишлер // М.. Колос, 1971.
5. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы / Р Уиттекер // М., Прогресс, 1980.
6. Яблоков А. В. Популяционная биология / А. В. Яблоков // М., Высш. шк.,
1987.